[科普中国]-石墨钢

石墨钢是超高碳过共析钢，经过适当的热处理，一部分碳以石墨形态析出。这种钢主要依靠石墨起润滑作用，是一种耐摩擦磨损的材料。根据碳含量的不同，可以有各种石墨钢牌号，其成分范围为：1.3%～2.0%碳；1.1%～1.5%硅；0.4%～0.8%锰；0.4%～1.5%镍；0.4%～1.5%铬；0.2%～0.6%钼。

介绍一种高碳耐磨铸钢。其化学成分根据用途不同可在一定范围内变动，一般含有1.2～1.6%碳，0.5～1.5%硅，0.3～ 0.4%锰。铸态组织为粗大珠光体和分布于晶界的 二次渗碳体。经过热处理后变为马氏体、珠光体或铁素体基体和点状石墨的混合组织。石墨钢兼有钢和铸铁的性能，具有一定的强度、良好的耐磨性和减震性，切削加工性好，缺口敏感性小。在磨粒磨损条件下，其耐磨性优于高锰钢，成本亦较低，主要用 作球磨机衬板和滚球、锻模、冷冲模、拉丝模和喷 砂嘴等。1

制备考虑因素石墨钢轧辊的制造应考虑到合金成分、孕育剂和热处理等。

（1）合金成分。提高含碳量，增加了组织中碳化物数量，可使硬度和耐磨性提高。但韧性和抗弯强度降低。另外为调整游离石墨的数量，可减少硅和提高铬含量。

（2）孕育剂。为使在铸态能有石墨析出，可在钢水中加入孕育剂。常用孕育剂有稀土、稀土镁、硅铁、硅钙合金等。

（3）热处理。为提高石墨钢轧辊的性能和进一步使碳化物石墨化，在制造过程中应进行热处理。常用热处理工艺为920～950℃正火和700～750℃回火。也可增加一次1100～1150℃的扩散退火以改善碳化物的形状。通过热处理可消除铸造应力并使韧性提高。最后的组织可以是珠光体和碳化物，其中游离石墨量为0.1%～0.5%。石墨形状为球状或团絮状，尺寸约为8～15μm。

应用石墨钢可用于制造初轧机的热轧辊，也可用于板坯、型钢热轧带钢等轧机的粗轧机架上。这种材质由于组织中含有石墨，可以提高热导性而降低热应力。使热裂纹的形成与扩展大为减少，提高轧辊耐磨性和咬入能力，延长轧辊使用寿命。另外，这种材质的轧辊由表面至心部的硬度变化小，可以加工较深的孔型，使槽底和侧壁有相同的耐磨性。石墨钢还可用于自润滑轴承材料。2

实例举例一种可用于热带粗轧、钢坯或型钢粗轧辊的石墨钢材质：

成分：碳 1.4%～1.6%；硅 1.0%～1.6%；锰0.6%～1.0%；铬0.6%～1.0%；镍0.6%～1.0%；钼0.2%～0.6%。

硬度：HS40～50；抗拉强度≥600MPa。

抗弯强度≥800MPa；冲击韧性≥3.5J/cm；延伸率≥1.0%。

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学